金属线胀系数的测定实验指导书

1、个人收集整理仅供参考学习4 / 3金属线胀系数的测定实验指导书1 .实验仪器控温式固体线胀系数测定仪(型号GXC-S)、光杠杆、尺读望远镜、游标卡尺。2 .教学内容与要求2.1 掌握电热法测定金属线胀系数本实验要测出铜管在受热时产生的长度变化，根据热传导和热平衡原理，在温度升到最高就要下降时测出相应的标尺读数N并记录下此时的温度t,每10c左右测一次，直到温度近90c至少有7组数据。文档来自于网络搜索2.2 学习用光杠杆放大测量微小长度变化量的方法:本实验用光杠杆和镜尺组测量N,那么AN与二的关系如下图所示:Ni和ti直接代入最小二乘法公式中计算从图1中我们可以看到，当温度变化At时长度的变化

2、为从，此时刻度尺的读数就变化了AN,而要读出AN是一件轻而易举的事。我们知道：文档来自于网络搜索L=HtgBH8；AN=Dtg2日2DH；不难得出：，L二H±N,2D所以我们可以得到：a=应竺。2LD：t2.3 学习用最小二乘法处理数据。本实验不直接计算At和AN,而是将实验中测到的b及其不确定度，参看课本27页公式(9)、(10)与(12),令*=自丫=N,之后再求出线Hb胀系数a和它的不确定度。注意此时a=。文档来自于网络搜索2LD3 .重点与难点掌握用光杠杆放大测量微小长度变化量的方法，必需做到能把原理和实际的仪器状态相对应。学会如何把线胀系数仪、光杠杆和尺读望远镜三者之间的相

3、对位置调整好。文档来自于网络搜索4.难点指导4.1装置的调节关键在于明确每一调节步骤的目的，而不是盲目地调节。首先要摆正金属线胀系数仪，光杠杆的后足和前足的放置要能达到可以真实地反映样品长度的变化，光杠杆的镜面要竖直。之后就是尺读望远镜的调节了。尺读望远镜的调节要达到以下几个目标：文档来自于网络搜索(a)尺读望远镜与光杠杆距离约1.5m;(b)尺读望远镜要保持水平并与光杠杆的镜面等高；(c)望远镜和它旁边的刻度尺必须要相对于光杠杆镜面的法线成互为对称的关系；(d)望远镜里面必须能看到光杠杆的整个镜面。只有这样，望远镜里面才可能看到刻度尺在镜中的像。如果以上目标都达到了，那么只要再调节物镜焦距就

4、能看到刻度尺的像了。当刻度尺的像调节出来后，难题便迎刃而解了。文档来自于网络搜索4 .2实验中应当注意的问题：(a)光杠杆及镜尺系统一经调好，中途不得再变动，注意实验过程不得碰动光杠杆及镜尺系统，否则所测数据无效。文档来自于网络搜索(b)加热要小心，不能加热过久否则温度将一次就升得很高，以至于无法按要求完成实验。(c)测量时不要双手压桌上，或者做一些影响测量的事。仪器出现异常必须及时找老师处理，主要是温度显示不正常，或是温度已经上升约10C,而标尺的读数却没有变化。文档来自于网络搜索5.实验数据(a)图2为调零状态。(b)本实验借助望远镜的叉丝来测量D，BiB2如右图2所小：D=100一-=5

5、0(B1B2),而B1,B2的Am=0.05cm。注意：B1,B2不在同一侧时读数为一正一负。(c)记下每次加热之后，仪器达到的最高温度T,并记下此时相应的刻度值N(至少7组以上)，它们的不确定度用最小二乘法计算，即Ub=Sbo文档来自于网络搜索(d)用游标卡尺测H,其Am=0.002cm;L=49.50cm不必测量，但其不确定度要计算，Am=0.05cm。文档来自于网络搜索(e)数据记录表格参看表1。测量要求：BB2、L、H各测一次即可。每次加热线胀系数仪时，切记温度升高不应超过前一最高记录温度的2C,就应断开加热开关，等待记录其达到最高平衡温度及对应N值。否则在90C内将采集不到7组数据。

6、文档来自于网络搜索6、补充的思考题当调节望远镜与刻度尺互为对称关系时，应该看到什么样的现象才可确定对称关系已经调节好了？7、实验报告书写纲要注意报告撰写格式：1实验目的2实验原理2.1 实验仪器2.2 实验原理与方法(注意：包括公式、原理图等)2.3 简要的实验步骤2.4 实验注意事项3数据处理3.1 实验数据记录表格表1测金属线胀系数相关数据表注意表格应为三线表B1(cm)B2(cm)t(C)N(cm)H(cm)L(cm)49.503.2 数据处理则：x2文档来自于网络搜索(a)求相关系数rxy-xyr-.x2-x2y2-y2若：r0=则可知x和y具有线性关系(b),», xy - xy求 b 及 Sb b = -22x - x; Sb = ub =(c)求h、L、D的不确定度Uh0.002：3.UL0.05D = 50 ( B1 B2 )=50 U2 U2 =50"'mUDB1 B23(d)求a及其不确定度H N Hb0(注意：除计算S和平均值时不需代入数据, 数据代入、有效数字正确的结果及相关单位。4实验结果待测金属钢丝的线